哈婷 張向梅 高艷明 李建設(shè)
【摘要】為探究夏秋茬基質(zhì)培茄子合理的營(yíng)養(yǎng)液供液量,提高產(chǎn)量及水分利用效率,試驗(yàn)設(shè)計(jì)每株每天供液量300、500、700、900、1100、1300、1500、1700 mL共8個(gè)處理,研究供液量對(duì)茄子生長(zhǎng)生理指標(biāo)、品質(zhì)及產(chǎn)量等影響,以期為農(nóng)民提供精準(zhǔn)的灌溉制度。結(jié)果表明:供液量為700 mL時(shí),可有效促進(jìn)植株生長(zhǎng),株高達(dá)到129.35 cm,葉面積提高15.56%,根冠比最大;地上部鮮物質(zhì)量與300、1700 mL處理相比提高39.3%、28.5%;品質(zhì)指標(biāo)隨供液量的增加先增大后減小,700、900 mL處理可溶性總糖、VC含量高于其他處理,VC含量分別增加2.14、2.43 mg/g。900 mL處理根系活力、光合速率、單果質(zhì)量表現(xiàn)最好,但700 mL處理產(chǎn)量最大,水分利用效率高于900 mL;700ml處理產(chǎn)值高于其他處理,以2.2元/kg計(jì)算,產(chǎn)值為150222元。綜合考慮,每株每天供液700 mL為茄子理想的供液量。
隨著科技的進(jìn)步,設(shè)施蔬菜成為我國(guó)主要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè),蔬菜種植面積約200萬(wàn)hm2,人均食用量達(dá)到57 kg[1-2]。茄子是北方設(shè)施園藝主栽蔬菜,屬茄科茄屬,深根系作物,具有較高的營(yíng)養(yǎng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。水肥是促進(jìn)茄子生長(zhǎng)、增產(chǎn)增收的必要因素。合理的水肥調(diào)控可以調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì),促進(jìn)地上部與地下部協(xié)調(diào)生長(zhǎng),減少無(wú)效的蒸發(fā)量,從而提高水分利用效率,促進(jìn)產(chǎn)量及品質(zhì)的形成[3]。在實(shí)際生產(chǎn)中,為了節(jié)約成本,種植者多采用粗放的管理模式,水肥供液量不合理,導(dǎo)致產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率下降,影響生長(zhǎng)發(fā)育。因此,確定科學(xué)合理的水肥供液量,提高茄子產(chǎn)量及品質(zhì),一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的課題。鄭國(guó)保等[4]通過(guò)設(shè)定5個(gè)不同的灌溉定額,認(rèn)為產(chǎn)量隨供液量的增加而減少,設(shè)施茄子最佳的灌溉定額為550~700 mm最佳。徐軍用[5]、米國(guó)全[6]認(rèn)為適度的灌水下限有利于提高茄子產(chǎn)量。也有學(xué)者指出,適度的水分脅迫能夠促進(jìn)根系生長(zhǎng),最終提高果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)[7]。近幾年,國(guó)內(nèi)的學(xué)者指出采用水肥一體化的營(yíng)養(yǎng)液基質(zhì)栽培技術(shù)能夠提高蔬菜水分利用效率、增加產(chǎn)量[8-9]。但對(duì)精準(zhǔn)化營(yíng)養(yǎng)液供液量的研究鮮有報(bào)道,因此該試驗(yàn)以茄子‘黑帥為試材,分析不同供液量對(duì)茄子生長(zhǎng)、生理、品質(zhì)及產(chǎn)量等指標(biāo)的影響,確定每株每天的供液量,以期為農(nóng)民提供合理的生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)。
試驗(yàn)材料與方法
試驗(yàn)材料
試驗(yàn)于2016年7~12月在寧夏園藝博覽園科研開(kāi)發(fā)區(qū)智能玻璃溫室中進(jìn)行,該地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候,四季分明。栽培基質(zhì)為混合基質(zhì),理化性質(zhì)為:pH為6.54,電導(dǎo)率1.603 mS/cm,速效氮509 mg/kg,速效鉀154 mg/kg,速效磷1359.5 mg/kg,體積質(zhì)量0.33 g/cm3。供試材料為‘黑帥(沈陽(yáng)德億農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供),營(yíng)養(yǎng)液(寧夏大學(xué)研發(fā)的營(yíng)養(yǎng)液)具體配方見(jiàn)表1。
試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)每株每天供液量300、500、700、900、1100、1300、1500、1700 mL共8個(gè)處理,采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù)?;|(zhì)槽培,雙排定植,每槽栽2株,行距60 cm,株距30 cm,小區(qū)面積11.4 m2。試驗(yàn)于7月31日定植,緩苗1周后按處理進(jìn)行灌水,灌水時(shí)間為每天9:00,12月2日試驗(yàn)結(jié)束,全生育期共125天。
試驗(yàn)裝置
首先在營(yíng)養(yǎng)液池中將營(yíng)養(yǎng)液配好,然后通過(guò)水泵將營(yíng)養(yǎng)液輸送到200 L的水桶中,在每個(gè)水桶中放置1個(gè)45 W潛水泵,將營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)插箭滴灌系統(tǒng)輸送至植株根部,每株配置一個(gè)插箭,每個(gè)潛水泵控制1個(gè)處理(3個(gè)小區(qū))。通過(guò)前期預(yù)試驗(yàn)將灌溉所需時(shí)間計(jì)算好,利用時(shí)間控制器(金科德定時(shí)器,慈溪市科德電器廠(chǎng)生產(chǎn))進(jìn)行灌水處理,具體試驗(yàn)裝置如圖1所示。
試驗(yàn)測(cè)定指標(biāo)
生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定
定植后每小區(qū)選5株長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株進(jìn)行標(biāo)記掛牌,從開(kāi)始處理灌水后,每隔15天測(cè)定茄子植株株高(用卷尺測(cè)量莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的自然高度)、莖粗(采用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺在子葉下1 cm進(jìn)行測(cè)定)、葉面積(利用卷尺測(cè)量最大葉片的長(zhǎng)和寬,采用吳遠(yuǎn)藩公式[10]計(jì)算)、葉綠素含量(采用便攜式葉綠素測(cè)量?jī)x測(cè)定)。
地上部與地下部的干鮮比
在拉秧前,每小區(qū)取3株完整的茄子植株,稱(chēng)取地上、地下部鮮重,然后放入烘箱,105℃殺青25 min后,于80℃恒溫烘干48 h,稱(chēng)取地上部與地下部的干物質(zhì)質(zhì)量,計(jì)算根冠比。
根系的發(fā)育情況
茄子拉秧前挖取根系,每小區(qū)取3個(gè)根樣,采用Epson expression 1680型掃描儀對(duì)根樣進(jìn)行掃描,掃描出的圖像用Win-RHIZO根系分析軟件進(jìn)行分析得到根樣的根長(zhǎng)。
光合指標(biāo)的測(cè)定
于盛果期測(cè)定光合指標(biāo)(德國(guó) WALZ GFS3000光合儀)的日變化,分別于9:00、11:00、13:00、15:00、17:00進(jìn)行測(cè)量,每處理隨機(jī)取3株,選取從頂部往下數(shù)第3片功能葉進(jìn)行測(cè)定。
生理指標(biāo)的測(cè)定
于茄子盛果期,10:00選3株植株,取頂部的3片功能葉,測(cè)定電導(dǎo)率、細(xì)胞膜透性、丙二醛及根系活力(依據(jù)植物生理試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)[11])。
果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定
在茄子第2穗果成熟期,每小區(qū)隨機(jī)取5個(gè)茄子于實(shí)驗(yàn)室測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)??扇苄钥偺遣捎幂焱壬?、VC采用鉬藍(lán)比色法、可溶性固形物采用TD-45數(shù)字折光儀測(cè)定、有機(jī)酸采用NaOH滴定法、蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)法、硝態(tài)氮采用水楊酸法測(cè)定。
產(chǎn)量及水分利用率計(jì)算
采摘時(shí),測(cè)定單果重、單株結(jié)果數(shù),計(jì)算各小區(qū)的平均產(chǎn)量并折算,計(jì)算水分利用率(產(chǎn)量/灌水量)。
數(shù)據(jù)處理方法
利用Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,采用DPS7.05軟件進(jìn)行方差分析。
結(jié)果與分析
不同供液量對(duì)茄子生長(zhǎng)指標(biāo)及葉綠素的影響
株高、莖粗是反映植株生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo),由圖2可知,各處理株高隨生育期的延長(zhǎng)而增大。前期茄子生長(zhǎng)速度較快而后期減慢,主要是由于進(jìn)入結(jié)果期,生殖生長(zhǎng)加快,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)減慢。生長(zhǎng)前期處理間無(wú)顯著差異,9月1日后差異逐漸增大,隨供液量的增加植株株高呈先增后降趨勢(shì),700、900 mL處理顯著高于其他處理。10月1日700 mL處理株高達(dá)到最大值,較300?500 mL處理提高21.28%、13.56%。莖粗的變化趨勢(shì)與株高基本一致,各處理差異顯著,整個(gè)生育期700、900 mL處理始終高于其他處理。10月1日,900 mL處理的莖粗達(dá)到16.94 mm,較1500、1700 mL處理分別提高18.87%、22.66%??梢?jiàn),供液量過(guò)多或過(guò)少均不利于茄子植株的橫向生長(zhǎng)。葉片是植株進(jìn)行光合作用的重要場(chǎng)所,葉面積隨供液量的增加先增后減,前期處理間無(wú)顯著差異,但生長(zhǎng)速度較快,后期趨于平穩(wěn),茄子盛果期的葉面積顯著高于開(kāi)花期,10月1日各處理達(dá)到最大值,由高到低分別為700、900、1100、1300、1500、1700、500、300 mL處理。700、900 mL與300 mL處理相比葉面積分別提高15.56%、11.44%。葉綠素是光合作用的重要組成部分,間接影響植株生長(zhǎng)發(fā)育,圖中各處理隨時(shí)間推移,曲線(xiàn)變化穩(wěn)定,處理間無(wú)顯著差異,可能是因?yàn)槌钟绊懭~綠素含量的因素外,溫度、光照的高低也會(huì)直接導(dǎo)致含量的增加。綜合分析可知,當(dāng)供液量為700、900 mL處理時(shí),有利于植株的生長(zhǎng)。
不同供液量對(duì)茄子地上部分、地下部分干鮮物質(zhì)量及根冠比的影響
由表2可知,隨供液量的增加,茄子地上、地下部鮮干物質(zhì)量呈先增加后減小的趨勢(shì)。當(dāng)供液量為700、900 mL處理時(shí),地上部鮮、干物質(zhì)量高于其他處理,此后隨供液量的增加而下降,700 mL處理的地上部鮮物質(zhì)量與300、1700 mL處理相比提高39.3%、28.5%。而在1100 mL處理時(shí)地下部鮮、干物質(zhì)量達(dá)到最大值,這主要是由于供液量的加大導(dǎo)致地下部的徒長(zhǎng),可見(jiàn)供液量過(guò)少或過(guò)多均不利茄子地上部的生長(zhǎng)。根冠比是反映地上部與地下部的相關(guān)性,由表2可知,隨供液量增加根冠比呈先增加后減小趨勢(shì),以700 mL處理最大,300 mL處理次之,1700 mL處理最小。由此發(fā)現(xiàn),在適當(dāng)?shù)墓┮悍秶鷥?nèi)增加供液量可促進(jìn)植株地上部與地下部的協(xié)調(diào)生長(zhǎng),過(guò)多則會(huì)抑制。
不同供液量對(duì)茄子根系的影響
根系是功能器官,也是植株吸收養(yǎng)分并轉(zhuǎn)化的主要場(chǎng)所,發(fā)育情況的好壞直接影響植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量品質(zhì)。由表3可知,單株根總體積及根總面積隨供液量的增加呈先增大后減小趨勢(shì),供液量為700、900 mL處理的根總面積顯著高于其他處理,較1700 mL處理分別提高了54.03%、54.90%。根總體積表現(xiàn)為700、900 mL處理較好,1700 mL處理最小。各處理根總長(zhǎng)隨供液量的增加而增大,以1300、1500、1700 mL處理較好,與700 mL處理相比分別提高了17.04%、16.9%、24.44%,這主要是由于茄子屬于深根作物,需水量大,但是水量過(guò)大會(huì)造成根縱向生長(zhǎng)。各處理根平均直徑無(wú)顯著差異,但900 mL處理的根平均直徑最大,700 mL處理次之,1700 mL處理最小。
不同供液量對(duì)茄子光合指標(biāo)的影響
光合作用是植物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程,水和礦質(zhì)元素作為原料之一,直接影響根系的活動(dòng),從而間接對(duì)光合作用產(chǎn)生影響。光合速率、葉片氣孔導(dǎo)度是衡量光合作用的重要指標(biāo)。由圖3可知,葉片氣孔導(dǎo)度隨時(shí)間的推移呈雙峰變化趨勢(shì),峰值分別出現(xiàn)在11:00和15:00,9:00各處理無(wú)顯著差異。11:00達(dá)到最大值,此時(shí)氣孔張開(kāi)程度最大,溫度、光照也逐漸增強(qiáng),為光合作用的高峰期,700 mL處理的葉片氣孔導(dǎo)度最大,達(dá)到204.46。13:00各處理達(dá)到最小值,這主要是由于溫度過(guò)高導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉,進(jìn)行“午休”。此后隨溫度降低,氣孔張開(kāi),各處理氣孔導(dǎo)度略有上升,15:00后開(kāi)始下降,1500、1700 mL處理下降速度較快。光合速率的日變化趨勢(shì)則成單峰型,隨時(shí)間推移先增大后減小,13:00出現(xiàn)峰值,這是由于清晨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度小,室內(nèi)氣溫較低,隨輻射強(qiáng)度的增加氣溫開(kāi)始回升。正午時(shí)到達(dá)最大值,各處理光合速率差異顯著,700、900 mL處理顯著高于其他處理,此后開(kāi)始隨溫度的降低而下降。隨供液量的增加,300、500、700 mL處理的下降速度較慢,1500、1700 mL處理的下降速度快,由此可見(jiàn),光合作用與供液量之間是有一定閾值的,超過(guò)了這個(gè)閾值則會(huì)出現(xiàn)抑制狀態(tài)。
不同供液量對(duì)茄子電導(dǎo)率、細(xì)胞膜透性、丙二醛及根系活力的影響
細(xì)胞膜透性、電導(dǎo)率及丙二醛是衡量植物是否受到逆境脅迫的主要指標(biāo),水分脅迫下這些指標(biāo)會(huì)有不同程度的變化,間接的影響植物生長(zhǎng)。由表4可知,隨供液量的增加各指標(biāo)呈下降趨勢(shì),300、500 mL處理的細(xì)胞膜透性、電導(dǎo)率、丙二醛高于其他處理,1700 mL最小,其中300 mL的細(xì)胞膜透性、電導(dǎo)率與1700 mL相比分別增加了58.52%、32.15%??梢?jiàn)隨著供液量的減少,各處理受到不同程度的水分脅迫,300、500 mL處理脅迫程度較為嚴(yán)重。根系活力是反映根系功能強(qiáng)弱的主要依據(jù),隨供液量的增加先增加后下降,700、900 mL處理的值高于其他處理,與最低的300 mL處理相比根系活力分別提高了73.03%、73.4%,各處理差異顯著。900 mL處理后,根系活力開(kāi)始下降,可能是由于水分過(guò)多,導(dǎo)致根系對(duì)水分的需求達(dá)到飽和狀態(tài),抑制了根系的吸收功能,使根系活力下降。
不同供液量對(duì)茄子品質(zhì)的影響
果實(shí)品質(zhì)的優(yōu)劣決定蔬菜的商品價(jià)值,水肥是影響品質(zhì)的重要因素。由表5可知,不同供液量處理對(duì)茄子果實(shí)品質(zhì)的影響基本一致,隨供液量增加先增加后減小。700、900 mL處理的可溶性總糖、VC含量高于其他處理,與水量最大的1700 mL處理相比,可溶性糖含量分別增加3.9%、3.7%,與水量最小的300 mL相比,VC含量分別增加了2.14、2.43 mg/g。各處理有機(jī)酸含量差異不顯著,但當(dāng)供液量為700 mL處理時(shí),有機(jī)酸含量最大,此后隨供液量的增加有所下降。水肥是蛋白質(zhì)形成的主要組成部分,表中各處理蛋白質(zhì)含量有一定的差異性。供液量為300、500、700 mL處理的含量較高,以700 mL處理最大,達(dá)到1.56 mg/100 g,而1300、1500、1700 mL處理顯著低于其他處理,以1700 mL處理最小,僅為0.03 mg/100 g。硝態(tài)氮的含量在一定水量范圍內(nèi)隨供液量的增加呈上升趨勢(shì),700 mL處理最大,此后開(kāi)始下降??梢?jiàn)供液量過(guò)低或過(guò)高會(huì)降低果實(shí)品質(zhì)。
不同供液量對(duì)產(chǎn)量及水分利用效率的影響
由表6可知,不同處理對(duì)茄子單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)及產(chǎn)量有一定的影響,隨供液量的增加先增加后減小,900 mL處理的單果質(zhì)量顯著高于其他處理,比水量最大的1700 mL增加0.15 kg。產(chǎn)量表現(xiàn)為700 mL處理最大,達(dá)到68282.54 kg/hm2,900 mL處理次之、300 mL處理最小。這主要是由于供液量過(guò)低時(shí),基質(zhì)含水率小,不利于植株根系對(duì)水分的吸收,導(dǎo)致茄子果實(shí)生長(zhǎng)受到限制,但供液量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)中氧氣減少,降低根系呼吸作用,減弱生殖生長(zhǎng),影響產(chǎn)量。水分利用效率則成相反的變化趨勢(shì),隨供液量增加而降低,300 mL處理的水分利用效率最大,1700 mL處理最小,可能與基質(zhì)含水量是否達(dá)到飽和狀態(tài)有關(guān)。
結(jié)論與討論
營(yíng)養(yǎng)液供液量對(duì)茄子生長(zhǎng)、生理指標(biāo)有一定的影響,試驗(yàn)結(jié)果表明:隨供液量的增加,株高、莖粗、葉面積呈先增大后減小趨勢(shì),700 mL處理生長(zhǎng)勢(shì)最好。茄子地上、地下部鮮干物質(zhì)量也表現(xiàn)為相同的變化趨勢(shì),700、900 mL處理顯著高于其他處理。此結(jié)論與楊振宇等[12]研究結(jié)果基本一致,供液量過(guò)多,使根部透氣性變差,降低了根系對(duì)養(yǎng)分的吸收,抑制地上部與地下部的協(xié)調(diào)生長(zhǎng),不利于茄子的生長(zhǎng)。葉片氣孔導(dǎo)度、光合速率的日變化隨供液量的增加先增大后減小,在光合作用的高峰期,700 mL處理的葉片氣孔導(dǎo)度最大。正午時(shí),各處理光合速率差異顯著,700、900 mL處理顯著高于其他處理。這是由于水量與溫度之間有一定關(guān)聯(lián),供液量過(guò)多導(dǎo)致土壤表層含水量多,溫度下降快,致使外部環(huán)境不利于光合作用[13]。
不同供液量對(duì)果實(shí)品質(zhì)有影響,水量過(guò)高或過(guò)低會(huì)顯著降低果實(shí)中的可溶性糖、蛋白質(zhì)及硝態(tài)氮含量,供液量為700 mL處理時(shí),有利于品質(zhì)的形成。此與李文霞[14]研究結(jié)論基本一致,過(guò)低的供液量滿(mǎn)足不了植株對(duì)養(yǎng)分的需求,阻礙根系養(yǎng)分的向上運(yùn)輸,抑制果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。供液量對(duì)產(chǎn)量及水分利用效率也有影響,有研究表明適當(dāng)?shù)脑黾庸┮毫靠商岣弋a(chǎn)量及水分利用效率[15-17]。該試驗(yàn)研究表明,適當(dāng)?shù)脑黾庸┮毫刻岣吖麑?shí)的單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù),產(chǎn)量表現(xiàn)為700 mL處理最大,達(dá)到68282.54 kg/hm2,但供液量過(guò)大,抑制果實(shí)的生長(zhǎng),降低了水分利用效率,可能與土壤含水量是否達(dá)到飽和狀態(tài)有關(guān)。
從供液量來(lái)看,700 mL較500、300 mL處理整個(gè)生育期分別增加965.4、482.7 m3/hm2,營(yíng)養(yǎng)液按成本10元/m3計(jì)算,分別增加9654、4827元。但從產(chǎn)值看,茄子按2.2元/kg計(jì)算,則700、500、300 mL處理產(chǎn)值分別為150222、110072、100309元,減去多澆灌的營(yíng)養(yǎng)液支出,700 mL較500、300 mL處理產(chǎn)值分別增加35323、40259元,由此表明,700 mL處理產(chǎn)值最高。綜合茄子植株生長(zhǎng)的光合作用、品質(zhì)、產(chǎn)量幾個(gè)指標(biāo)和產(chǎn)值,每株每天供液700 mL是茄子較為合理的營(yíng)養(yǎng)液供液量。
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